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在高科技领域和实际工程中半透明材料都有着重要的应用,例如高超音速飞行器的热防护、太阳能的高温热转换等。实际应用中,半透明材料的导热和辐射物性随温度必然会发生一定程度的变化,这将导致材料内部的能量和温度分布与常物性下有所差异,因此必然会表现出特殊的传热特性。 本文针对导热系数和衰减系数随温度变化的半透明吸收性和各向同性散射性介质,采用Monte-Carlo法计算获得介质内温度场和热流密度场;对于光学厚度较大的介质,在计算获得了热流密度之后,基于Rosseland扩散模型和基尔霍夫变换,反演获得了介质随温度变化的导热系数和衰减系数。 主要的研究内容包括以下几个方面: (1)建立了导热系数和衰减系数随温度变化的一维半透明介质内耦合传热模型,采用Monte-Carlo法(MCM)和有限体积法(FVM)分别对吸收性和各向同性散射性介质内温度场以及热流密度进行计算,考察了随温度变化的导热系数和衰减系数对介质内温度场和热流密度的影响;同时考察了散射反照率,折射率对导热系数和衰减系数随温度变化的介质内温度场和辐射热流密度的影响。 (2)对于光学厚度较大的导热系数和衰减系数随温度变化的半透明介质,在采用MCM-FVM计算获得介质温度场和热流密度的基础上,利用本文提出的基于Rosseland扩散模型的分层递推方法,对介质内随温度变化的导热系数和衰减系数进行反演。 (3)针对光学厚度较大的导热系数和衰减系数随温度变化的半透明介质,基于Rosseland扩散及基尔霍夫变换,反演获得介质随温度变化的导热系数和衰减系数。